원소로 보는 화학사 Vol.071, 원자번호 73번 '탄탈럼'을 소개합니다.
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        화학이야기

        원소로 보는 화학사 Vol.071, 원자번호 73번 ‘탄탈럼’을 소개합니다.

        2020년 4월 16일

        원소로 보는 화학사 원자번호 73번 ‘탄탈럼’을 소개합니다

        지난 시간에는 뛰어난 물성으로 MRI 조영제, 특수강과 반도체 제조 등에 쓰이는 희토류 원소인 ‘가돌리늄(Gd, 원소번호 64번)’에 대해 소개해 드렸습니다. 이번 시간에는 산에 녹지 않는 금속으로 인공 뼈와 전해 콘덴서에 쓰이는 원소 ‘탄탈럼(Ta, 원소번호 73번)’에 대한 이야기를 들려드리겠습니다.


        원자번호 73번 ‘탄탈럼(Ta)’을 소개합니다.

        탄탈럼 Tantalum

        탄탈럼은 광택이 있는 회흑색 금속으로 단단하지만, 연성이 큽니다. 녹는점이 높고 산에도 강해 화학적 반응을 거의 일으키지 않습니다. 탄탈럼은 41번 원소인 나이오븀과 함께 들어 있는데 이 두 원소는 성질이 아주 비슷해 서로를 분리하고 구분하기 어려워 오랫동안 같은 원소로 여겨져 왔습니다. 탄탈럼은 나이오븀보다 생산량이 적고 가격은 비쌉니다.

        또한 탄탈럼은 합금 첨가물로 우수한 특성이 있습니다. 가장 큰 장점은 뛰어난 내산성(산에 잘 견디어 내는 성질)과 생체 적합성, 그리고 무독성입니다. 탄탈럼은 원자로, 발전기, 터빈 등 오늘날 전자 제품의 핵심 원소로 자리매김하고 있으며, 산업 분야뿐 아니라 인공 치아 나사, 인공 뼈와 같은 의료기 분야에서도 널리 사용되고 있습니다.

         ‘탄탈럼’의 발견과 원소명의 유래

        탄탈럼의 발견

        탄탈럼은 이트륨을 비롯해 수많은 원소가 발견된 스웨덴 ‘이테르비’의 검은 광물에서 찾은 원소입니다. 탄탈럼은 1802년 스웨덴의 화학자 ‘안데르스 구스타프 에셰베리(Anders Gustaf Ekeberg, 1767~1813)가 발견했는데, 1801년 발견된 나이오븀과 동일한 원소라는 의혹이 있었습니다. 비중이 다르다는 것 이외에 나이오븀과 화학적 성질이 매우 비슷했기 때문입니다. 이후 1846년 독일의 하인리히 로제(Heinrich Rose 1795~1864)는 고된 연구 끝에 탄탈럼과 나이오븀을 분리하는 데 성공했고, 서로 다른 원소라는 사실을 증명하였습니다.

        탄탈럼의 이름은 그리스 신화의 탄탈로스 왕에게서 유래합니다. 신화 속 탄탈로스 왕은 신들의 음식인 암브로시아를 훔쳐 인간에게 준 죄로 지옥에서 먹고 마시지도 못하며 영원히 고통 받는데, 많은 양의 산에도 녹지 않을 만큼 내산성이 강하다는 원소의 특징이 탄탈로스 왕과 비슷하다 하여 ‘탄탈럼(tantalum)’이라는 이름이 붙었습니다.

        ‘탄탈럼’은 어디에 사용될까요?

        탄탈럼의 쓰임새

        탄탈럼은 내산성과 내열성, 자성이 강하고 무게가 가벼워 콘덴서(condenser, 전기회로 소자의 한 종류)를 제작하는 데 사용됩니다. 탄탈럼 콘덴서는 비싸긴 하지만 일반적으로 사용되는 알루미늄 콘덴서보다 소형화하기가 쉽습니다. 무게가 작고 온도 안정성이 높은 탄탈럼 콘덴서는 컴퓨터, 휴대전화 등의 전자 기기뿐만 아니라 자동차, 항공기, 군사 무기 등의 전자 장비에도 활용됩니다. 또 산소, 질소, 수소 등의 기체를 흡착하는 성질이 있어 전자관에서 기체를 배기하는 흡착제로도 쓰입니다.

        탄탈럼은 합금 첨가물로 아주 우수한 특성이 있습니다. 탄탈럼이 첨가된 고강도 내열성 초합금은 항공 산업에서의 발전기, 터빈, 원자로, 미사일 부품 등에 사용됩니다. 또, 탄탈럼과 탄탈럼 합금은 화학 물질에 대한 내부식성이 탁월해 화학공업용 장치와 실험도구에 사용됩니다. 탄탈럼은 인체에 쉽게 조화를 이루고 세포나 조직에 영향을 끼치지 않는 특징이 있어 두개골 골절 시 복원을 위한 판, 뼈와 뼈를 결합하기 위한 나사, 파열된 인대를 봉합하는 실 등에도 쓰입니다. 또, 임플란트 및 인공장기의 금속 재료로도 사용합니다.

        한눈에 보는 ‘탄탈럼’

        탄탈럼은 온도 특성과 주파수특성이 뛰어나 휴대전화나 컴퓨터의 소형화, 고성능화에 기여하고 있습니다. 강도가 높고 내식성까지 있는 탄탈럼 합금은 화학플랜트의 열교환기, 원자로 부품 등에도 사용됩니다. ‘탄탈럼(Ta, 원소번호 73번)’은 처음 발견 당시 니오븀과 동일한 원소로 생각되었을 정도로 니오븀과 유사한 특성이 있으면서도 특유의 강한 내부식성으로 다양한 분야에 사용되고 있습니다. 다음 이 시간에는 알베르트 아인슈타인의 이름을 딴 원소 ‘아인슈타이늄(Es, 원소번호 99번)’에 대한 이야기로 돌아오겠습니다.

         

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        <내용 출처> 누구나 쉽게 배우는 원소 (그림으로 배우는 118종 원소 이야기) /원소가 뭐길래 (일상 속 흥미진진한 화학 이야기) / Big Questions 118 원소 (사진으로 공감하는 원소의 모든 것)

        2개의 댓글이 있습니다.

        1. 과학교사

          안녕하십니까,, 현직 중학교 교사입니다. 온라인 학습용으로 ‘원소로 보는 화학사’의 이미지를 사용하고 싶은데, 출처를 밝히고 사용해도 괜찮을까요?

          • LG화학 블로그지기

            안녕하세요 LG케미토피아 담당자입니다. 학습용으로 사용하신다고 하니 문제없이 출처만 밝히고 사용하시면 됩니다. 앞으로도 LG화학에 많은 관심 부탁드립니다. 감사합니다. 🙂


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